Android平台应用软件开发 平台应用软件开发
主讲人：高焕堂
misoo.tw@gmail.com
2008年11月
1
PART-1: Android平台软件架构 平台软件架构
2
Linux核心 核心：Android依赖Linux 2.6来提供核心的服务， 核心 例如存储器管理、进程(Process)管理、执行绪 (Thread)管理等。 Android Runtime：Java语言层级的Virtual Machine。 Libraries：Android里已经提供的C/C++库存组件(或 称模块)。例如，SQLite数据库系统、OpenGL 3D绘图 系统等。 应用框架(Application Framework, 简称AF)：这是 应用框架 简称 结合Applications与Libraries的幕后主架构，让 Libraries组件能不断地为Applications所重复使用 (Reuse)。 应用程序(Applications)：依据User的期望而将AF的 应用程序 组件及Libaraies组件组合而成的高阶服务。
应用程序范例： 应用程序范例：以MP4播放为例ຫໍສະໝຸດ Baidu
- 先选取影片
16
- 下载影片
17
- 播放影片
18
范例程序的状态变化图
19
内部进程(Process)的变化 的变化 内部进程
- 选取影片：FirstActivity物件在独立的 选取影片： 进程里执行。
20
- 下载影片 FirstActivity启动了 下载影片： LoadActivity(在同一个进程里执行) - LoadActivity使用到LoadService
31
Section 2.4: 手机安全管理机制
●
●
在传统计算机上，UID是跟随着「人」(例如 计算机的使用者或用户)。Android里的UID是 跟随着「软件」(例如Android应用程序)。 由于每个应用程序都有个UID，只有带着此 UID，才能存取该UID所涵盖的有关资料。所 UID UID 以如果AP-1与AP-2的UID不同，则在预设 (Default)情况下，双方都无法读取对方的资料。 这种分而治之的方式，可以减轻黑客软件的恶 意伤害资料，提升手机的安全性。
26
27
●
「意图」(Intent)本身是定义为一个类别(Class)， 一个Intent物件表达一个目的(Goal)或期望 (Expectation)，叙述其所期望的服务或动作、 与动作有关的资料等。Android则根据此Intent 物件之叙述，负责配对，找出相配的组件，然 后将 Intent物件传递给所找到的组件， Android的媒婆任务就完成了。
9
充分发挥应用架构平台之特性(续 ： 充分发挥应用架构平台之特性 续)：
当我们基于这个新观点时，就能擅用应用 框架的天职和特性，懂得应用框架是稳定 的，而组件层是柔软而易于抽换(PnP)的。 认识到Android 设计的本意：构成虚实相依 的美好架构。应用框架与OS/硬件层两者皆 是实的，不易(也最好不必)更动。而介于 其中的组件层则是虚的，扮演Adapter的角 色，来融合两旁的实的层级。才不违背 Android身为应用框架的本性和天职。
30
● Android的Binder System负责高效率的IPC(跨
进程之沟通)。 ● Binder系统是在Native层的C/C++组件。Java 应用程序(如Activity体系之类别)是透过JNI界面 去呼叫Binder系统(或称组件)。 ● Binder类别体系的物件内含有Proxy和Stub标准 的远距沟通结构，由ServiceManager在Client端 诞生一个Proxy物件，给让Client端(如Activity)能 透过IBinder界面或由AIDL语言所定义的界面来 呼叫Proxy物件，再由Proxy来与C/C++层的远距 Service物件进行高效率的通讯。
12
PART-2: Android应用软件开发要点 应用软件开发要点
Android应用程序的 种嫡系组件。 应用程序的4种嫡系组件 应用程序的 种嫡系组件。 Intent-based Programming。 。 跨进程的IPC沟通机制。 沟通机制。 跨进程的 沟通机制 手机安全管理机制。 手机安全管理机制。 Java与C/C++沟通的 沟通的JNI界面。 界面。 与 沟通的 界面 GCJ: 将.Jar编译为 编译为Libraries组件。 组件。 编译为 组件
3
Android开放平台的客制化 开放平台的客制化
新 Application
SubClass
SubClass
Linter TV
Buffer or Port
硬體
4
跨语言的Android 应用软件 跨语言的
新 Application Java 程式 SubClass C/C++程式 程式 Linter TV SubClass
13
Section 2.1: Android的4种嫡系组件 的 种嫡系组件 Android有4种一等公民 或暱称为嫡系亲 有 种一等公民 种一等公民(或暱称为嫡系亲 属)，包括： ，包括： - Activity: 处理 互动的事情 处理UI互动的事情 - ContentProvider: 储存共享资料 - IntentReceiver: 接收讯息及事件处理 - Service:幕后服务 如硬件及 幕后服务(如硬件及 如硬件及Driver的服务 的服务) 的服务
21
- 下载完毕 下载完毕：LoadActivity结束了。 - LoadService可以持续执行。
22
- 播放影片： FirstActivity启动了 播放影片： VideoActivity(在独立的进程里) - 使用到System Process里的组件
23
- 结束播放： 画面回到FirstActivity 结束播放：
24
- 结束程序： 结束程序：
25
Section 2.2: Intent-based Programming。
●
Android的4种嫡系组件(即Activity、Service、 IntentReceiver和ContentProvider)之间如何 互相沟通呢？就像我们打手机去车行叫出租 车，而不是直接到街道上叫车。我们送给行 一个简讯或一通电话，表明我们的「意图」 (Intent)，当车行经理接到此意图，就依据 你的意图的内含条件而去挑选最合适的出租 车，然后派遣它去接你。
8
充分发挥应用架构平台之特性(续 ： 充分发挥应用架构平台之特性 续)：
如果Android不更改，有如何移植到既有 的硬件和OS环境上呢？ 为了延续自己的硬 件和OS平台，又希望Android的稳定，岂不 是硬碰硬了呢? 这可能是古典的嵌入式思 维所致，把系统视为三个层级：硬件、OS 和应用程序。然后把Android应用框架不是 归到应用程序层，不然就是归到系统层。 新的思维是：将应用框架视为独立的一层， 之上才是应用程序层。之下是可抽换的 C/C++组件层，更往下是OS和硬件。
10
Summary：衔接 与硬件的关键层 衔接AF与硬件的关键层
C/C++程式 程式 Linter TV
Buffer or Port
硬體
11
高焕堂 简介： 技术专长：从事软件开发长达30年，专精于物件导向 技术，及大型系统架构设计。近来，专研Google Android技术，并提供教育训练及技术顾问工作。 书籍出版：目前已经出版3本Android书籍，并将于 2008年12月出版第4本Android书籍。 教育训练：2008年 12月初将开 月初将开Android教育训练课 年 月初将开 教育训练课 程新班，详细请上网：www.misoo1.com 或 www.android1.net论坛。电话: (02)2739-8367 misoo.tw@gmail.com (高焕堂)
Buffer or Port
硬體
5
以汉堡比喻Android 平台架构 以汉堡比喻
芝麻：Android 應用程式 上層麵包：Android 框架 牛肉和 Cheese：框架與硬體 之間的 C/C++組件 底層麵包：硬體組件
6
与25年前的开放硬件架构比较 年前的开放硬件架构比较
IBM PC 主機板(25 年前) Google Android 手機軟體框架(2008)
14
它们必须宣告于AndroidManifest.xml里，如下： 里 如下： 它们必须宣告于
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.misoo.pkm"> <uses-permission xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:name="android.permission.INTERNET"> </uses-permission> <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name"> <activity android:name=".FirstActivity" android:label="@string/app_name"> <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> </intent-filter> </activity> <activity android:name=".LoadActivity"> <intent-filter> <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" /> </intent-filter> </activity> <service android:name=".LoadService" android:process=":remote"> <intent-filter> <action android:name="com.misoo.pkm.REMOTE_SERVICE" /> </intent-filter> </service> </application> </manifest> 15
28
●
因此，Intent物件扮演着媒体中介的角色，提供 「Client组件 Android Server组件」之间互 相沟通的相关信息，实现了Client组件与Server 组件之间『不知而亦能用』之效果，这又称为 疏结合(Loosely-coupled)效果。其创造了Server 组件抽换的自由度，这又称为PnP(Plug and Play)。
29
Section 2.3: 跨进程的 跨进程的IPC沟通机制 沟通机制
●
在Android里，一个Package可以含有多个 Activity，这些Activity可以在同一个进程 (Process)里执行；也可以在不同的进程里执 行。基于Linux的安全限制，以及进程的基 本特性(例如，不同进程的位址空间是独立 的)，Activity-a与Activity-b在同一个进程里 执行时，两者沟通方便也快速。但是，当 Activity-a与Activity-b分别在不同的进程里执 行时，两者沟通就属于IPC跨进程沟通了， 不如前者方便，也慢些。
PC 外殼(25 年前) 台灣擅長的硬體組件(2008)
銜接於主機板的硬碟、鍵盤等(25 年前) 銜接 Android 框架與硬體的軟體組件 (25 年前台灣的麥當勞精神---深耕組件， 2008 年，一樣的精神，一樣風雲再現!)
7
充分发挥应用架构平台之特性
应用框架与传统AP或OS的区别在于：应 用框架顾名思义，就是要去框住应用程序的” 型”(Form)，让应用程序能拥有共同的界面， 应用程序之间容易互通，与平台也容易互通， 更能在不同硬件上跑。既然要框住应用程序， 当然必须要完整而稳定才能支援各式各样的 应用程序。所以不宜对 Android 的界面与架 构进行各自为政的修改，否则就失去其身为 应用框架之身分、角色和意义了。
